JP3298806B2 - Main axis direction moment of inertia measurement device - Google Patents
Main axis direction moment of inertia measurement deviceInfo
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Description
【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は主軸方向慣性モーメ
ント測定装置に係り、特に、自動車のエンジン等の供試
体の主軸方向の慣性モーメントを測定するための主軸方
向慣性モーメント測定装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a main shaft inertia moment measuring apparatus, and more particularly, to a main shaft inertia moment measuring apparatus for measuring a main shaft inertia moment of a specimen such as an automobile engine.
【０００２】[0002]
【従来の技術】従来、自動車のエンジン等の供試体の慣
性モーメントを測定する慣性モーメント測定装置におい
ては、その一例が特開平３−５４４３２号公報に示され
ている。2. Description of the Related Art Conventionally, an example of a moment of inertia measuring device for measuring a moment of inertia of a specimen such as an engine of an automobile is disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 3-54432.
【０００３】図８に示される如く、この慣性モーメント
測定装置１００では、３次元物体からなる供試体１０２
を取り付ける取付面１０４と、この取付面１０４を複数
の位置で支持して各位置での各軸線方向の力を測定する
３軸力センサ１０６と、取付面１０４を基準位置（図８
の実線の位置）から傾斜位置（図８の二点鎖線の位置）
に傾ける傾き可変用のアクチュエータ１０８と、各軸ま
わりの共振周波数を測定すべく取付面１０４に加振を行
う加振用アクチュエータ１１０、１１２とを備えてお
り、取付面１０４の基準位置と傾斜位置での、３軸力セ
ンサ１０６の出力及び求められた共振周波数に基づい
て、供試体１０２の重心及び慣性モーメントを測定する
ようになっている。この結果、３次元物体からなる供試
体１０２の重心及び慣性モーメントの測定を、１つの取
付面１０４上において１回の取付け作業だけで可能に
し、測定時間の短縮化と装置の低コスト化を図ってい
る。As shown in FIG. 8, in a moment of inertia measuring apparatus 100, a specimen 102 composed of a three-dimensional object is used.
8, a three-axis force sensor 106 that supports the mounting surface 104 at a plurality of positions and measures a force in each axial direction at each position, and a mounting position 104 at a reference position (FIG. 8).
From the solid line position) to the inclined position (the position indicated by the two-dot chain line in FIG. 8).
And a vibration actuator 110, 112 for vibrating the mounting surface 104 to measure a resonance frequency around each axis. The reference position and the tilt position of the mounting surface 104 are provided. The center of gravity and the moment of inertia of the specimen 102 are measured based on the output of the three-axis force sensor 106 and the obtained resonance frequency. As a result, it is possible to measure the center of gravity and the moment of inertia of the specimen 102 composed of a three-dimensional object by only one mounting operation on one mounting surface 104, thereby shortening the measurement time and reducing the cost of the apparatus. ing.
【０００４】[0004]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この慣
性モーメント測定装置１００においては、測定できる慣
性モーメントは、供試体１０２が、装置の取付面１０４
に配置された状態での軸心まわり慣性モーメントのみで
ある。即ち、この慣性モーメント測定装置１００におい
ては、供試体１０２の重心を通る任意の軸と、測定装置
１００の回転軸１１４とを平行と見なし、慣性モーメン
トを測定している。一方、供試体１０２の挙動は、本来
主軸（Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸）まわりに起こるものであるた
め、この慣性モーメント測定装置１００の様に測定装置
１００の回転軸１１４まわりで求めた慣性モーメントで
は、供試体の主軸まわりに起こる慣性モーメントを測定
することができない。However, in this moment of inertia measuring apparatus 100, the measurable moment of inertia is measured by the test piece 102 on the mounting surface 104 of the apparatus.
Is only the moment of inertia about the axis in the state of being disposed at That is, in the moment of inertia measuring apparatus 100, an arbitrary axis passing through the center of gravity of the specimen 102 and the rotation axis 114 of the measuring apparatus 100 are regarded as parallel, and the moment of inertia is measured. On the other hand, since the behavior of the specimen 102 originally occurs around the main axes (X axis, Y axis, Z axis), the inertia obtained around the rotation axis 114 of the measuring device 100 like the inertia moment measuring device 100 is used. The moment cannot measure the moment of inertia occurring around the main axis of the specimen.
【０００５】本発明は上記事実を考慮し、供試体の主軸
まわりに起こる慣性モーメントを測定できる主軸方向慣
性モーメント測定装置を得ることが目的である。The present invention has been made in consideration of the above-described circumstances, and has as its object to provide a main shaft inertia moment measuring apparatus capable of measuring a moment of inertia occurring around a main axis of a specimen.
【０００６】[0006]
【課題を解決するための手段】本発明の主軸方向慣性モ
ーメント測定装置は、供試体の重心と該供試体を載置す
る供試体支持手段の重心とを一致させた後、前記供試体
の重心高を測定する重心高測定状態と、該重心高測定時
の姿勢における、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸方向の慣性モーメン
トを測定する第１測定状態と、前記供試体をＹ軸方向及
びＺ軸方向に所定角度傾斜させた状態で、Ｘ軸、Ｙ軸ま
わりの慣性モーメントを測定する第２測定状態と、前記
供試体をＹ軸方向及びＺ軸方向に所定角度傾斜させた状
態で、Ｘ軸まわりの慣性モーメントを測定する第３測定
状態と、へ変移可能であることを特徴としている。According to the apparatus for measuring the moment of inertia in the main axis direction of the present invention, the center of gravity of the specimen is made to coincide with the center of gravity of the specimen supporting means on which the specimen is mounted, and then the center of gravity of the specimen is adjusted. A center of gravity measuring state for measuring height, a first measuring state for measuring moments of inertia in the X-axis, Y-axis, and Z-axis directions in the posture at the time of measuring the center of gravity; A second measurement state in which moments of inertia around the X axis and the Y axis are measured in a state in which the specimen is inclined at a predetermined angle in the Y axis direction and the Z axis direction in a state in which the X axis is inclined at a predetermined angle in the X axis direction. And a third measurement state for measuring the surrounding moment of inertia.
【０００７】従って、重心高測定状態にて測定した供試
体の重心高と、第１測定状態にて測定したＸ軸、Ｙ軸、
Ｚ軸方向の慣性モーメントと、第２測定状態にて測定し
たＸ軸、Ｙ軸まわりの慣性モーメントと、第３測定状態
にて測定したＸ軸まわりの慣性モーメントとに基づい
て、各主軸方向の慣性モーメント（主慣性モーメント）
を求める。この結果、供試体の主慣性モーメントと方向
余弦（ずれ）の測定が可能となる。Therefore, the height of the center of gravity of the specimen measured in the state of measuring the center of gravity, the X-axis, the Y-axis measured in the first measuring state,
Based on the moment of inertia in the Z-axis direction, the moment of inertia around the X-axis and Y-axis measured in the second measurement state, and the moment of inertia around the X-axis measured in the third measurement state, Moment of inertia (Principal moment of inertia)
Ask for. As a result, the main moment of inertia and the direction cosine (deviation) of the specimen can be measured.
【０００８】[0008]
【発明の実施の形態】本発明の主軸方向慣性モーメント
測定装置の一実施形態を図１〜図７に従って説明する。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of the apparatus for measuring the moment of inertia in the main axis direction of the present invention will be described with reference to FIGS.
【０００９】図１に示される如く、本実施形態の主軸方
向慣性モーメント測定装置１０は、平面視で略長方形状
の供試体支持手段としての測定テーブル１２を備えてお
り、この測定テーブル１２上には、供試体としてのエン
ジン１４が、移動を容易にするための供試体移動治具１
６を介して載置される。また、測定テーブル１２には、
測定テーブル１２を複数の位置で支持して各位置での各
軸線方向の力を測定する複数の荷重センサ１８が配設さ
れており、測定テーブル１２は、スイングテーブル２０
上に供試体傾斜機構２２を介して取付けられている。な
お、各荷重センサ１８は演算制御回路を有するコンピュ
ータ（図示省略）に接続されている。As shown in FIG. 1, the apparatus 10 for measuring the moment of inertia in the main axis direction of the present embodiment includes a measurement table 12 as a specimen support means having a substantially rectangular shape in plan view. Is a specimen moving jig 1 for facilitating movement of the engine 14 as a specimen.
6. In addition, the measurement table 12
A plurality of load sensors 18 that support the measurement table 12 at a plurality of positions and measure the force in each axis direction at each position are provided. The measurement table 12 includes a swing table 20.
It is attached via a specimen tilting mechanism 22 above. Each load sensor 18 is connected to a computer (not shown) having an arithmetic control circuit.
【００１０】図２に示される如く、供試体傾斜機構２２
は、円弧状の傾斜ガイドレール２６を備えており、傾斜
ガイドレール２６の両端部が、測定テーブル１２の下面
に結合されている。この傾斜ガイドレール２６はスイン
グテーブル２０側に設けられた傾斜ガイド２８に案内さ
れて、レ−ルの方向（図２の矢印Ａ方向）へ移動するよ
うになっている。また、傾斜ガイドレール２６の中間部
は、例えば、ラックとピニオンからなる傾斜ギア３０を
介して、スイングテーブル２０側に設けられた傾斜モー
タ３２に連結されており、傾斜モータ３２により傾斜ギ
ア３０が駆動されると、傾斜ガイドレール２６が矢印Ａ
方向へ移動し、測定テーブル１２が傾斜するようになっ
ている。As shown in FIG. 2, the specimen tilting mechanism 22
Has an arc-shaped inclined guide rail 26, and both ends of the inclined guide rail 26 are coupled to the lower surface of the measurement table 12. The inclined guide rail 26 is guided by an inclined guide 28 provided on the swing table 20 side, and moves in the rail direction (the direction of arrow A in FIG. 2). The intermediate portion of the tilt guide rail 26 is connected to a tilt motor 32 provided on the swing table 20 via a tilt gear 30 composed of, for example, a rack and a pinion. When driven, the inclined guide rail 26 moves to the arrow A.
The measurement table 12 is tilted.
【００１１】測定テーブル１２の下面にはＺ軸締結シリ
ンダ３６が配設されており、Ｚ軸締結シリンダ３６によ
って、測定テーブル１２と供試体傾斜機構２２とが連結
されている。なお、Ｚ軸締結シリンダ３６を開放するこ
とで、測定テーブル１２と供試体傾斜機構２２との連結
が解除される（切り離される）ようになっている。A Z-axis fastening cylinder 36 is provided on the lower surface of the measurement table 12, and the measurement table 12 and the specimen tilting mechanism 22 are connected by the Z-axis fastening cylinder 36. By opening the Z-axis fastening cylinder 36, the connection between the measurement table 12 and the specimen tilting mechanism 22 is released (disconnected).
【００１２】測定テーブル１２の下面には、傾斜角セン
サ３８が配設されており、測定テーブル１２の傾斜角を
検出するようになっている。また、供試体傾斜機構２２
はＺ軸ターンテーブル４０上に配設されており、Ｚ軸タ
ーンテーブル４０はスイングテーブル２０の中央部に配
設されている。なお、傾斜モータ３２、Ｚ軸締結シリン
ダ３６の駆動装置、傾斜角センサ３８は、それぞれ演算
制御回路を有するコンピュータ（図示省略）に接続され
ている。An inclination sensor 38 is provided on the lower surface of the measurement table 12 so as to detect the inclination of the measurement table 12. The specimen tilting mechanism 22
Is disposed on a Z-axis turntable 40, and the Z-axis turntable 40 is disposed at the center of the swing table 20. The tilt motor 32, the driving device for the Z-axis fastening cylinder 36, and the tilt angle sensor 38 are connected to a computer (not shown) having an arithmetic control circuit.
【００１３】図３に示される如く、Ｚ軸ターンテーブル
４０の下面には、Ｚ軸用エアベアリング４１が配設され
ており、このＺ軸用エアベアリング４１にエアを供給す
ることで、Ｚ軸ターンテーブル４０が回転するようにな
っている。また、Ｚ軸ターンテーブル４０は周縁部４０
Ａにおいて、スイングテーブル２０に設けられたクラン
プロック４２によって、スイングテーブル２０に連結ま
たは切り離し可能になっている。Ｚ軸ターンテーブル４
０の下側には円盤状の電磁石ベース４４が配設されてい
る。電磁石ベース４４の上面には、電磁石４６が配設さ
れており、電磁石４６がオンすると、Ｚ軸ターンテーブ
ル４０と電磁石ベース４４が連結されるようになってい
る。また、電磁石ベース４４は、Ｚ軸トーションバー４
８の上端部近傍に連結されており、Ｚ軸トーションバー
４８の下端部は、Ｚ軸機構ケース５２の下端に固定され
ている。Ｚ軸機構ケース５２は装置の基部５０に対して
バックラッシュのない構造となっている。As shown in FIG. 3, a Z-axis air bearing 41 is provided on the lower surface of the Z-axis turntable 40. By supplying air to the Z-axis air bearing 41, the Z-axis is mounted. The turntable 40 rotates. Further, the Z-axis turntable 40 has a peripheral portion 40.
In FIG. 3A, the swing table 20 can be connected to or disconnected from the swing table 20 by a clamp lock 42 provided on the swing table 20. Z axis turntable 4
A disc-shaped electromagnet base 44 is provided below 0. An electromagnet 46 is provided on the upper surface of the electromagnet base 44. When the electromagnet 46 is turned on, the Z-axis turntable 40 and the electromagnet base 44 are connected. The electromagnet base 44 is provided with a Z-axis torsion bar 4.
8, the lower end of the Z-axis torsion bar 48 is fixed to the lower end of the Z-axis mechanism case 52. The Z-axis mechanism case 52 has a structure without backlash with respect to the base 50 of the apparatus.
【００１４】Ｚ軸トーションバー４８は、円筒状のＺ軸
機構ケース５２の軸心に配設されており、Ｚ軸機構ケー
ス５２は、装置の支持部５３に固定されたサーボモータ
から成るＺ軸回転モータ５４によって、Ｚ軸トーション
バー４８を中心に回転可能になっている。また、Ｚ軸機
構ケース５２は、Ｚ軸昇降モータ５６によって、Ｚ軸ト
ーションバー４８に沿って昇降可能になっている。Ｚ軸
機構ケース５２の上端部には、Ｚ軸締結クランプ５８が
配設されており、このＺ軸締結クランプ５８によって、
Ｚ軸機構ケース５２と電磁石ベース４４とが連結または
切り離し可能になっている。なお、Ｚ軸用エアベアリン
グ４１のエア供給装置、クランプロック４２の駆動装
置、電磁石４６、Ｚ軸回転モータ５４、Ｚ軸昇降モータ
５６、Ｚ軸締結クランプ５８の駆動装置は、それぞれ演
算制御回路を有するコンピュータ（図示省略）に接続さ
れている。The Z-axis torsion bar 48 is disposed at the axis of a cylindrical Z-axis mechanism case 52. The Z-axis mechanism case 52 is composed of a Z-axis formed of a servomotor fixed to a support 53 of the apparatus. The rotation motor 54 enables rotation about the Z-axis torsion bar 48. The Z-axis mechanism case 52 can be moved up and down along a Z-axis torsion bar 48 by a Z-axis elevating motor 56. At the upper end of the Z-axis mechanism case 52, a Z-axis fastening clamp 58 is provided.
The Z-axis mechanism case 52 and the electromagnet base 44 can be connected or disconnected. The air supply device for the Z-axis air bearing 41, the driving device for the clamp lock 42, the electromagnet 46, the Z-axis rotating motor 54, the Z-axis lifting / lowering motor 56, and the driving device for the Z-axis fastening clamp 58 each have an arithmetic control circuit. (Not shown).
【００１５】図４に示される如く、Ｚ軸ターンテーブル
４０の外周部には、凸部４０Ａが形成されており、この
凸部４０Ａは、クランク５５を介してＺ軸回転シリンダ
５７に連結されている。従って、Ｚ軸回転シリンダ５７
を作動させることによって、Ｚ軸トーションバー４８の
付勢力に抗して、Ｚ軸ターンテーブル４０を回転するこ
とができる。また、Ｚ軸ターンテーブル４０が所定角度
回転すると、凸部４０Ａが、Ｚ軸固定開放シリンダ５９
に連結されたクランク６１に保持されるようになってい
る。なお、Ｚ軸回転シリンダ５７の駆動装置及びＺ軸固
定開放シリンダ５９の駆動装置は、それぞれ演算制御回
路を有するコンピュータ（図示省略）に接続されてい
る。As shown in FIG. 4, a convex portion 40A is formed on the outer periphery of the Z-axis turntable 40. The convex portion 40A is connected to a Z-axis rotary cylinder 57 via a crank 55. I have. Therefore, the Z-axis rotating cylinder 57
, The Z-axis turntable 40 can be rotated against the urging force of the Z-axis torsion bar 48. Further, when the Z-axis turntable 40 rotates by a predetermined angle, the convex portion 40 </ b> A
And is held by a crank 61 connected to the crankshaft. The driving device for the Z-axis rotating cylinder 57 and the driving device for the Z-axis fixed open cylinder 59 are connected to computers (not shown) each having an arithmetic control circuit.
【００１６】図１に示される如く、スイングテーブル２
０は、装置の基部５０に立設された一対のポール６０に
設けられた回転軸６２にアーム６４を介して揺動可能に
支持されており、アーム６４の回転軸６２の延長線上に
はＸ軸Ｙ軸角度センサ６５が配設されている。なお、Ｘ
軸Ｙ軸角度センサ６５は、演算制御回路を有するコンピ
ュータ（図示省略）に接続されている。As shown in FIG. 1, a swing table 2
Numeral 0 is swingably supported via a arm 64 on a rotating shaft 62 provided on a pair of poles 60 erected on the base 50 of the apparatus, and X is an extension of the rotating shaft 62 of the arm 64. An axis Y-axis angle sensor 65 is provided. Note that X
The axis Y-axis angle sensor 65 is connected to a computer (not shown) having an arithmetic control circuit.
【００１７】図５に示される如く、アーム６４の上部６
４Ａは回転軸６２に軸支されており、アーム６４の下部
６４Ｂにスイングテーブル２０が固定されている。アー
ム６４の上部６４Ａと下部６４Ｂは、Ｘ軸方向とＹ軸方
向の共振ばねとしての一対のＸ軸Ｙ軸ばね６６により連
結されている。また、スイングテーブル２０の下面に
は、凸部７０が形成されており、この凸部７０は、クラ
ンク７２を介してＸ軸Ｙ軸固定開放シリンダ７４に連結
されている。従って、Ｘ軸Ｙ軸固定開放シリンダ７４を
作動させると、クランク７２を介して、凸部７０を形成
したスイングテーブル２０が、Ｘ軸Ｙ軸ばね６６に抗し
て図５に二点鎖線で示すように矢印Ｂ方向へ揺動する。
なお、Ｘ軸Ｙ軸固定開放シリンダ７４の駆動装置は、演
算制御回路を有するコンピュータ（図示省略）に接続さ
れている。As shown in FIG. 5, the upper part 6 of the arm 64
4A is supported by a rotating shaft 62, and the swing table 20 is fixed to a lower portion 64B of the arm 64. The upper portion 64A and the lower portion 64B of the arm 64 are connected by a pair of X-axis Y-axis springs 66 as resonance springs in the X-axis direction and the Y-axis direction. A projection 70 is formed on the lower surface of the swing table 20, and the projection 70 is connected to an X-axis / Y-axis fixed open cylinder 74 via a crank 72. Accordingly, when the X-axis / Y-axis fixed release cylinder 74 is operated, the swing table 20 having the projection 70 formed therethrough via the crank 72 is shown by a two-dot chain line in FIG. Swing in the direction of arrow B as follows.
The driving device of the X-axis Y-axis fixed open cylinder 74 is connected to a computer (not shown) having an arithmetic control circuit.
【００１８】次に、本実施形態の主軸方向慣性モーメン
ト測定装置１０による測定手順を説明する。Next, a measuring procedure by the main shaft inertia moment measuring apparatus 10 of the present embodiment will be described.
【００１９】手順１（重心及び重心高の測定） 図１に示される如く、測定テーブル１２上に供試体とし
てのエンジン１４を載置する。この際、供試体移動治具
１６によりエンジン１４を測定テーブル１２上の所定位
置に移動し、荷重センサ１８の出力から重心を測定す
る。また、図６に示される如く、傾斜モータ３２により
傾斜ガイドレール２６を矢印Ｃ方向へ移動し、測定テー
ブル１２を傾斜させて、重心高を測定する。なお、重心
測定方法及び重心高さ測定方法の詳細は、本願出願人に
より既に出願された特願平６−１９６９９９に記載され
ているため、詳細な説明は省略する。Procedure 1 (Measurement of Center of Gravity and Height of Center of Gravity) As shown in FIG. 1, an engine 14 as a specimen is placed on a measurement table 12. At this time, the engine 14 is moved to a predetermined position on the measurement table 12 by the specimen moving jig 16, and the center of gravity is measured from the output of the load sensor 18. Further, as shown in FIG. 6, the inclination guide rail 26 is moved in the direction of arrow C by the inclination motor 32, the measurement table 12 is inclined, and the height of the center of gravity is measured. Since the details of the method of measuring the center of gravity and the method of measuring the height of the center of gravity are described in Japanese Patent Application No. Hei 6-196999 already filed by the present applicant, detailed description thereof will be omitted.
【００２０】手順２（Ｚ軸方向の慣性モーメントＩZZの
測定） 図３に示される如く、Ｚ軸昇降モータ５６でＺ軸機構ケ
ース５２全体を上方（図３の矢印Ｄ方向）へ移動し、そ
の後、電磁石４６でＺ軸ターンテーブル４０と電磁石ベ
ース４４を結合させる。Procedure 2 (Measurement of Moment of Inertia I ZZ in Z-Axis Direction) As shown in FIG. 3, the entire Z-axis mechanism case 52 is moved upward (in the direction of arrow D in FIG. 3) by the Z-axis elevating motor 56, Thereafter, the Z-axis turntable 40 and the electromagnet base 44 are connected by the electromagnet 46.
【００２１】次に、Ｚ軸エアベアリング４１にエアを供
給し、Ｚ軸まわりの回転をＺ軸トーションバー４８の付
勢力に抗して行なわせる。この時、Ｚ軸締結クランプ５
８は開放しており、Ｚ軸機構ケース５２と電磁ベース４
４は結合されていない。また、クランプロック４２は開
放で、Ｚ軸ターンテーブル４０とスイングテーブル２０
は結合されていない。Next, air is supplied to the Z-axis air bearing 41 so as to rotate around the Z-axis against the urging force of the Z-axis torsion bar 48. At this time, the Z-axis fastening clamp 5
8 is open, the Z-axis mechanism case 52 and the electromagnetic base 4
4 is not connected. When the clamp lock 42 is open, the Z-axis turntable 40 and the swing table 20
Are not combined.
【００２２】この状態（図７に示される第１測定状態）
にしておき、図４に示される如く、Ｚ軸回転シリンダ５
７を動作させ、クランク５５を介してＺ軸ターンテーブ
ル４０を設定した角度まで、Ｚ軸トーションバー４８の
付勢力に抗して矢印Ｅ方向へ捩じる。その後、Ｚ軸固定
開放シリンダ５９とクランク６１でＺ軸ターンテーブル
４０を固定し、測定の準備を完了した後、Ｚ軸固定開放
シリンダ５９を開放して周期を測定する。This state (first measurement state shown in FIG. 7)
And the Z-axis rotary cylinder 5 as shown in FIG.
7 is operated, and the Z-axis turntable 40 is twisted in the direction of arrow E against the urging force of the Z-axis torsion bar 48 up to the set angle via the crank 55. After that, the Z-axis turntable 40 is fixed by the Z-axis fixed release cylinder 59 and the crank 61, and after the preparation for the measurement is completed, the Z-axis fixed release cylinder 59 is released to measure the cycle.
【００２３】この時、ＩZZは以下の手順で測定する。 ＩZZ＝ＩZZA −ＩZZP ＩZZA ：供試体＋装置の慣性モーメント ＩZZP ：装置のみの慣性モーメント 手順３（Ｘ軸方向の慣性モーメントＩXXの測定） ＩZZの測定後、電磁石４６をオフにして、Ｚ軸ターンテ
ーブル４０とＺ軸トーションバー４８を切りはなし、Ｚ
軸昇降モータ５６を作動して、Ｚ軸機構ケース５２を下
げる。次に、クランプロック４２でスイングテーブル２
０とＺ軸ターンテーブル４０とを締結させる。At this time, I ZZ is measured according to the following procedure. I ZZ = I ZZA -I ZZP I ZZA: specimen + device moment of inertia I ZZP: After the measurement of (moment of inertia measurement of I XX in the X-axis direction) I ZZ inertia Step 3 of the device only, off electromagnet 46 Then, the Z-axis turntable 40 and the Z-axis torsion bar 48 are cut off.
The shaft elevating motor 56 is operated to lower the Z-axis mechanism case 52. Next, the swing table 2 is
0 and the Z-axis turntable 40 are fastened.
【００２４】この状態（図７に示される第１測定状態）
にしておき、図５に示される如くＸ軸Ｙ軸固定開放シリ
ンダ７４を作動させ、クランク７２によりスイングテー
ブル２０を実線の位置から、規定角度傾斜した二点鎖線
の位置へ移動させる。This state (first measurement state shown in FIG. 7)
Then, the X-axis / Y-axis fixed release cylinder 74 is operated as shown in FIG. 5, and the swing table 20 is moved by the crank 72 from the position indicated by the solid line to the position indicated by the two-dot chain line inclined at a specified angle.
【００２５】その後、Ｘ軸Ｙ軸固定開放シリンダ７４を
作動させクランク７２によりスイングテーブル２０を開
放すると、スイングテーブル２０がＸ軸Ｙ軸ばね６６の
付勢力に抗して矢印Ｂ方向とその反対方向へ揺動する。
この時、Ｘ軸Ｙ軸角度センサ６５の検出角度から振動の
周期を測定し、この周期からＩXXを測定する。Thereafter, when the swing table 20 is opened by the crank 72 by operating the X-axis / Y-axis fixed release cylinder 74, the swing table 20 is opposed to the direction of the arrow B and the opposite direction thereof against the urging force of the X-axis Y-axis spring 66. Rocks.
At this time, the cycle of vibration is measured from the detection angle of the X-axis and Y-axis angle sensors 65, and IXX is measured from this cycle.
【００２６】この時、ＩXXは以下の手順で測定する。 ＩXX＝ＩXXA −ＩXXP ＩXXA ：供試体＋装置の慣性モーメント ＩXXP ：装置のみの慣性モーメント 手順４（Ｙ軸方向の慣性モーメントＩYYの測定） 図３に示される如く、ＩXXの測定後、クランプロック４
２を開放し、Ｚ軸ターンテーブル４０とスイングテーブ
ル２０を切り離す。At this time, IXX is measured according to the following procedure. I XX = I XXA -I XXP I XXA: specimen + device moment of inertia I xxP: (Measurement of moment of inertia I YY in the Y-axis direction) moment of inertia of the apparatus only steps 4 as shown in Figure 3, the I XX After measurement, clamp lock 4
2 is released, and the Z-axis turntable 40 and the swing table 20 are separated.
【００２７】その後、Ｚ軸昇降モータ５６により、Ｚ軸
機構ケース５２を上昇させ、電磁石４６により、Ｚ軸タ
ーンテーブル４０と電磁石ベース４４を結合させる。Thereafter, the Z-axis mechanism case 52 is raised by the Z-axis lifting / lowering motor 56, and the Z-axis turntable 40 and the electromagnet base 44 are connected by the electromagnet 46.
【００２８】結合後、Ｚ軸締結クランプ５８により、電
磁石ベース４４とＺ軸機構ケース５２を結合させる。After the coupling, the electromagnet base 44 and the Z-axis mechanism case 52 are coupled by the Z-axis fastening clamp 58.
【００２９】この状態（図７に示される第１測定状態）
になったら回転モータ５４により、Ｚ軸機構ケース５２
を９０°回転させる。このとき、Ｚ軸ターンテーブル４
０、電磁石ベース４４、Ｚ軸機構ケース５２は互いに結
合され、一体化しているので、全体が９０°回転する。This state (first measurement state shown in FIG. 7)
, The Z-axis mechanism case 52 is
Is rotated 90 °. At this time, the Z-axis turntable 4
0, the electromagnet base 44, and the Z-axis mechanism case 52 are connected to each other and integrated, so that the whole rotates 90 °.
【００３０】Ｚ軸ターンテーブル４０、電磁石ベース４
４、Ｚ軸機構ケース５２を９０°回転させた後、ＩXXの
測定と同様の動作をさせる。即ち、Ｚ軸ターンテーブル
４０、電磁石ベース４４、Ｚ軸機構ケース５２が９０°
回転しているので、ＩYYを測定していることになる。Z-axis turntable 40, electromagnet base 4
4, after the Z-axis mechanism case 52 rotate 90 °, causes the same operation as the measurement of I XX. That is, the Z-axis turntable 40, the electromagnet base 44, and the Z-axis mechanism case 52 are 90 °
Since it is rotating, it means that I YY is being measured.
【００３１】手順５（エンジン１４をＹ軸まわりに角度
θ1 、Ｚ軸まわりに角度φ1 傾斜させた状態でのＸ軸ま
わりの慣性モーメントＩ’XXの測定） ＩYY測定時と同様に、Ｚ軸ターンテーブル４０を電磁石
ベース４４、Ｚ軸機構ケース５２ごと回転モータで５４
で−９０度、即ち、逆方向に９０度回転させる。これ
で、ＩXX測定の状態にもどる。[0031] Step 5 as in the case of (the engine 14 in the X-axis measurement of the moment of inertia I 'XX around in a state of being the angle phi 1 tilt around an angle theta 1, Z-axis about the Y-axis) I YY measurements, The Z-axis turntable 40 is rotated by a rotating motor together with the electromagnet base 44 and the Z-axis mechanism case 52.
, Ie, rotate 90 degrees in the opposite direction. Now, back to the state of the I XX measurement.
【００３２】次に、エンジン１４の姿勢を角度ψ1 、φ
1 θ1 、の順に設定する。図２に示されるＺ軸締結シリ
ンダ３６を開放し、供試体傾斜機構２２と測定テーブル
１２を切り離す。Next, the attitude of the engine 14 is changed to the angle ψ 1 , φ
1 Set in the order of θ 1 . The Z-axis fastening cylinder 36 shown in FIG. 2 is opened, and the specimen tilting mechanism 22 and the measuring table 12 are separated.
【００３３】次に、測定テーブル１２のＺ軸まわりの回
転を回転固定装置１７で固定し、回転モータ５４を回転
させると供試体傾斜機構２２のみが回転する。この時の
回転角をψ1 に設定する。Next, when the rotation of the measuring table 12 around the Z axis is fixed by the rotation fixing device 17 and the rotation motor 54 is rotated, only the specimen tilting mechanism 22 rotates. Setting the rotation angle at this time [psi 1.
【００３４】供試体傾斜機構２２を角度ψ1 回転させた
後、Ｚ軸締結シリンダ３６をクランプし、供試体傾斜機
構２２と測定テーブル１２を結合させる。[0034] After the specimen tilting mechanism 22 angle ψ is rotated once, clamping the Z-axis fastening cylinder 36 couples the measuring table 12 and the specimen tilting mechanism 22.
【００３５】次に、回転固定装置１７を開放し、回転モ
ータ５４を規定角度φ1 まで回転させ、供試体傾斜機構
２２とエンジン１４との角度をφ1 とする。Next, the rotation fixing device 17 is released, and the rotation motor 54 is rotated to the specified angle φ 1, and the angle between the specimen tilting mechanism 22 and the engine 14 is set to φ 1 .
【００３６】最後に、図６に示される如く、供試体傾斜
機構２２を作動させ、測定テーブル１２とともにエンジ
ン１４を規定角度φ1 だけ傾斜させる。Finally, as shown in FIG. 6, the specimen tilting mechanism 22 is operated to tilt the engine 14 together with the measuring table 12 by the specified angle φ 1 .
【００３７】手順６（エンジン１４をＺθ1 Ｚ軸まわり
に角度ψ1 、Ｚ軸まわりに角度φ1、Ｙ軸まわりに角度
θ1 傾斜させた第２測定状態でのＹ軸まわりの慣性モー
メントＩ’YYの測定） 前述までと同様にして、Ｉ’YYを測定する。Step 6 (Zθ 1 The inertial moment I around the Y axis in the second measurement state in which the engine 14 is inclined at an angle ψ 1 around the Z axis, at an angle φ 1 around the Z axis, and at an angle θ 1 around the Y axis. 'measurement of YY) in the same manner as to the aforementioned, I' for measuring a YY.
【００３８】手順７（エンジン１４をＺθ2 軸まわりに
角度ψ2 、Ｚ軸まわりに角度φ2 、Ｙ軸まわりに角度θ
2 傾斜させた図７に示される第３測定状態でのＸ軸まわ
りの慣性モーメントＩ”XXの測定） 前述までと同様にしてＩ”XXを測定する。Step 7 (The engine 14 is rotated at an angle ψ 2 around the Zθ 2 axis, at an angle φ 2 around the Z axis, and at an angle θ around the Y axis.
Measurement of Moment of Inertia I ″ XX around X-axis in the third measurement state shown in FIG. 7 with two inclinations) I ″ XX is measured in the same manner as described above.
【００３９】次に、本実施形態の主軸方向慣性モーメン
ト測定装置１０による主軸方向慣性モーメントの演算を
説明する。Next, the calculation of the main shaft inertia moment by the main shaft inertia moment measuring apparatus 10 of this embodiment will be described.
【００４０】手順１〜手順７に示すように、主軸方向慣
性モーメント測定装置１０を、重心高測定状態、第１測
定状態、第２測定状態、第３測定状態に変移させて測定
した、ＩXX、ＩYY、ＩZZ、Ｉ’XX、Ｉ’YY、Ｉ”XXの関
係は座標交換から次式１となる。As shown in Procedures 1 to 7, I XX was measured while the main axis direction moment of inertia measuring device 10 was shifted to a center-of-gravity height measurement state, a first measurement state, a second measurement state, and a third measurement state. , I YY , I ZZ , I ′ XX , I ′ YY , I ″ XX are given by the following equation 1 from the coordinate exchange.
【００４１】[0041]
【数１】 (Equation 1)
【００４２】ここで、 I=IX '+I Y '+I Z '=I X +IY +I
Z ，I Z '=I-(IX '+I Y ')、なお、ＩXY、ＩYZ、Ｉ
ZYは、第１測定状態での慣性乗積を示す。Where I = I X '+ I Y ' + I Z '= I X + I Y + I
Z , I Z '= I- (I X ' + I Y '), where I XY , I YZ , I
ZY indicates the product of inertia in the first measurement state.
【００４３】また、cos αX は第１測定状態の座標系が
第２測定状態に回転したとき、第２測定状態の座標系が
第１測定状態の座標系のＸ軸となす角度を示し、第１測
定状態と第２測定状態は下記で示される。Cos α X represents the angle formed by the coordinate system in the second measurement state and the X axis of the coordinate system in the first measurement state when the coordinate system in the first measurement state is rotated to the second measurement state; The first measurement state and the second measurement state are shown below.
【００４４】[0044]
【数２】 (Equation 2)
【００４５】[0045]
【数３】 (Equation 3)
【００４６】主慣性モーメント演算においては、前式１
の余弦部分を各々Ａ、Ｂと表現すると、前式１は下式２
になる。In the calculation of the main moment of inertia,
Is expressed as A and B, respectively.
become.
【００４７】[0047]
【数４】 (Equation 4)
【００４８】よって、Therefore,
【００４９】[0049]
【数５】 (Equation 5)
【００５０】主軸条件は、The spindle condition is as follows:
【００５１】[0051]
【数６】 (Equation 6)
【００５２】であるから、左記を解くことにより、主慣
性モーメントが測定できる。なお、式３においてＢの逆
行列を求める際に、Ｂの条件数が十分でないと、測定し
た主慣性モーメントの結果が大きく異なるため、Ｂの条
件数１／ＣＯＮＤ（Ｂ）を予め演算し、十分な値を確認
後測定を行う。なお、この手法は、逆行列を求める際の
一般手法である。Therefore, the main moment of inertia can be measured by solving the following. In addition, when the inverse matrix of B is obtained in Expression 3, if the condition number of B is not sufficient, the result of the measured main moment of inertia greatly differs. Therefore, the condition number 1 / COND (B) of B is calculated in advance. After confirming a sufficient value, measure. This method is a general method for obtaining an inverse matrix.
【００５３】従って、本実施形態の主軸方向慣性モーメ
ント測定装置１０では、供試体１４を傾斜させることだ
けで主慣性モーメントと方向余弦（ずれ）の測定が可能
となるため、容易に主軸まわりの慣性モーメントの測定
が可能になる。Therefore, in the main shaft inertia moment measuring apparatus 10 of the present embodiment, the main inertia moment and the direction cosine (deviation) can be measured only by tilting the specimen 14, so that the inertia around the main shaft can be easily measured. The moment can be measured.
【００５４】このため、例えば、エンジン懸架系の設計
時には、Ｘ軸まわりのエンジンの挙動を抑える場合、即
ち、エンジンマウントを固くする場合に、エンジンの主
軸がわかるため、エンジンマウントが主軸のまわりに配
置されていると、Ｘ軸まわりのエンジンマウントのみを
固くすれば良い。また、Ｘ軸まわりのエンジンマウント
を固くした影響は、他の軸にでない。For this reason, for example, when designing the engine suspension system, when the behavior of the engine around the X axis is suppressed, that is, when the engine mount is hardened, the main shaft of the engine is known. If it is arranged, only the engine mount around the X axis needs to be hardened. In addition, the effect of hardening the engine mount around the X axis is not exerted on other axes.
【００５５】なお、エンジンマウントが主軸のまわりに
配置されていなければ、Ｘ軸まわりのエンジンマウント
の変更の影響が他の軸へも影響を及ぼすため、他軸まわ
りのエンジンマウントの変更が必要になる。If the engine mount is not arranged around the main axis, the change of the engine mount about the X axis affects other axes, so that it is necessary to change the engine mount about the other axis. Become.
【００５６】また、本実施形態の主軸方向慣性モーメン
ト測定装置１０では、供試体傾斜機構２２により、供試
体１４を自動的に傾斜させるため、人手によって供試体
１４を傾斜位置に取り付ける場合に生じる供試体１４の
取付誤差がなくなる。In the apparatus 10 for measuring the moment of inertia in the main axis direction of the present embodiment, the specimen 14 is automatically tilted by the specimen tilting mechanism 22, so that the specimen 14 is attached to the inclined position by hand. The mounting error of the specimen 14 is eliminated.
【００５７】また、本実施形態の主軸方向慣性モーメン
ト測定装置１０では、サーボモータから成るＺ軸回転モ
ータ５４によって、供試体１４が載置されたＺ軸ターン
テーブル４０を９０度回転させ、同一のＸ軸Ｙ軸ばね
（共振ばね）６６を使用したため、共振ばねの差による
誤差が無くなると共に、共振ばねが一対で済み構成が簡
単になる。In the main shaft inertia moment measuring apparatus 10 of the present embodiment, the Z-axis turntable 40 on which the specimen 14 is mounted is rotated by 90 degrees by the Z-axis rotation motor 54 composed of a servomotor, and the same rotation is performed. Since the X-axis and Y-axis springs (resonance springs) 66 are used, there is no error due to the difference between the resonance springs, and the configuration is simple because only one resonance spring is used.
【００５８】以上に於いては、本発明を特定の実施形態
について詳細に説明したが、本発明はかかる実施形態に
限定されるものではなく、本発明の範囲内にて他の種々
の実施形態が可能であることは当業者にとって明らかで
ある。例えば、供試体はエンジンに限定されず、他の部
品であっても良い。また、車体そのものでも良い。In the above, the present invention has been described in detail with respect to a specific embodiment. However, the present invention is not limited to such an embodiment, and various other embodiments are included within the scope of the present invention. It is clear to a person skilled in the art that is possible. For example, the specimen is not limited to the engine, and may be another part. Further, the vehicle body itself may be used.
【００５９】[0059]
【発明の効果】請求項１記載の本発明の慣性モーメント
測定装置は、供試体の重心と供試体を載置する供試体支
持手段の重心とを一致させた後、供試体の重心高を測定
する重心高測定状態と、重心高測定時の姿勢における、
Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸方向の慣性モーメントを測定する第１
測定状態と、供試体をＹ軸方向及びＺ軸方向に所定角度
傾斜させた状態で、Ｘ軸、Ｙ軸まわりの慣性モーメント
を測定する第２測定状態と、供試体をＹ軸方向及びＺ軸
方向に所定角度傾斜させた状態で、Ｘ軸まわりの慣性モ
ーメントを測定する第３測定状態と、へ変移可能である
ため、供試体の主軸まわりに起こる慣性モーメントを測
定できるという優れた効果を有する。According to the first aspect of the present invention, the height of the center of gravity of the specimen is measured after the center of gravity of the specimen and the center of gravity of the specimen supporting means for mounting the specimen coincide with each other. The height of the center of gravity and the posture when the height of the center of gravity is measured.
First to measure the moment of inertia in the X-axis, Y-axis, and Z-axis directions
A measurement state, a second measurement state in which the specimen is tilted at a predetermined angle in the Y-axis direction and the Z-axis direction, and a moment of inertia around the X-axis and the Y-axis are measured. It is possible to measure the moment of inertia occurring around the main axis of the specimen because it can be shifted to the third measurement state in which the moment of inertia around the X axis is measured in a state in which the moment of inertia is measured at a predetermined angle in the direction. .
【図１】本発明の一実施形態に係る主軸方向慣性モーメ
ント測定装置を示す概略正面図である。FIG. 1 is a schematic front view showing a spindle moment of inertia measuring apparatus according to an embodiment of the present invention.
【図２】本発明の一実施形態に係る主軸方向慣性モーメ
ント測定装置の供試体傾斜機構を示す拡大正面図であ
る。FIG. 2 is an enlarged front view showing a specimen tilting mechanism of the main shaft inertia moment measuring apparatus according to one embodiment of the present invention.
【図３】本発明の一実施形態に係る主軸方向慣性モーメ
ント測定装置の一部を示す拡大断面図である。FIG. 3 is an enlarged cross-sectional view showing a part of a principal axis moment of inertia measuring device according to an embodiment of the present invention.
【図４】本発明の一実施形態に係る主軸方向慣性モーメ
ント測定装置の一部を示す拡大平面図である。FIG. 4 is an enlarged plan view showing a part of a principal axis moment of inertia measuring device according to an embodiment of the present invention.
【図５】本発明の一実施形態に係る主軸方向慣性モーメ
ント測定装置を示す概略側面図である。FIG. 5 is a schematic side view showing a main shaft inertia moment measuring apparatus according to an embodiment of the present invention.
【図６】本発明の一実施形態に係る主軸方向慣性モーメ
ント測定装置の供試体傾斜機構の傾斜状態を示す拡大正
面図である。FIG. 6 is an enlarged front view showing a tilted state of a specimen tilting mechanism of the main shaft inertia moment measuring apparatus according to one embodiment of the present invention.
【図７】本発明の一実施形態に係る主軸方向慣性モーメ
ント測定装置の第１、第２、第３測定状態を示す概略図
である。FIG. 7 is a schematic diagram showing first, second, and third measurement states of the main shaft inertia moment measuring apparatus according to one embodiment of the present invention.
【図８】従来の実施形態に係る慣性モーメント測定装置
を示す概略構成図である。FIG. 8 is a schematic configuration diagram showing a moment of inertia measuring device according to a conventional embodiment.
１０ 主軸方向慣性モーメント測定装置 １２ 測定テーブル １４ エンジン（供試体） １６ 供試体移動治具 １８ 荷重センサ ２０ スイングテーブル ２２ 供試体傾斜機構 ３６ Ｚ軸締結シリンダ ３８ 傾斜角センサ ４０ Ｚ軸ターンテーブル ４１ エアベアリング ４２ クランプロック ４４ 電磁石ベース ４６ 電磁石 ４８ Ｚ軸トーションバー ５２ Ｚ軸機構ケース ５４ Ｚ軸回転モータ ５６ Ｚ軸昇降モータ ５７ Ｚ軸回転シリンダ ５８ Ｚ軸締結クランプ ５９ Ｚ軸固定開放シリンダ ６５ Ｘ軸Ｙ軸角度センサ ６６ Ｘ軸Ｙ軸ばね ７４ Ｘ軸Ｙ軸固定開放シリンダ Reference Signs List 10 Main axis direction moment of inertia measuring device 12 Measurement table 14 Engine (specimen) 16 Specimen moving jig 18 Load sensor 20 Swing table 22 Specimen tilt mechanism 36 Z-axis fastening cylinder 38 Tilt angle sensor 40 Z-axis turntable 41 Air bearing 42 Clamp lock 44 Electromagnet base 46 Electromagnet 48 Z axis torsion bar 52 Z axis mechanism case 54 Z axis rotation motor 56 Z axis elevation motor 57 Z axis rotation cylinder 58 Z axis fastening clamp 59 Z axis fixed release cylinder 65 X axis Y axis angle Sensor 66 X-axis Y-axis spring 74 X-axis Y-axis fixed open cylinder
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 市川 明徳 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自 動車株式会社内 (72)発明者 藤井 淳司 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自 動車株式会社内 (72)発明者 飯塚 等 埼玉県狭山市笹井535 (56)参考文献 特開 平３−54432（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G01M 1/10 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (72) Inventor Akinori Ichikawa 1 Toyota Town, Toyota City, Aichi Prefecture Inside Toyota Motor Corporation (72) Inventor Junji Fujii 1 Toyota Town, Toyota City, Aichi Prefecture Inside Toyota Motor Corporation ( 72) Inventor Iizuka et al. 535 Sasai, Sayama City, Saitama Prefecture (56) References JP-A-3-54432 (JP, A) (58) Fields investigated (Int. Cl. 7 , DB name) G01M 1/10
Claims (1)
体支持手段の重心とを一致させた後、前記供試体の重心
高を測定する重心高測定状態と、 該重心高測定時の姿勢における、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸方向
の慣性モーメントを測定する第１測定状態と、 前記供試体をＹ軸方向及びＺ軸方向に所定角度傾斜させ
た状態で、Ｘ軸、Ｙ軸まわりの慣性モーメントを測定す
る第２測定状態と、 前記供試体をＹ軸方向及びＺ軸方向に所定角度傾斜させ
た状態で、Ｘ軸まわりの慣性モーメントを測定する第３
測定状態と、 へ変移可能であることを特徴とする主軸方向慣性モーメ
ント測定装置。1. A method of measuring the height of the center of gravity of measuring the height of the center of gravity of the specimen after matching the center of gravity of the specimen with the center of gravity of the specimen supporting means on which the specimen is placed; A first measurement state for measuring the moments of inertia in the X-axis, Y-axis, and Z-axis directions in the posture, and an X-axis and a Y-axis in a state where the specimen is inclined at a predetermined angle in the Y-axis direction and the Z-axis direction. A second measurement state in which the moment of inertia around the sample is measured; and a third state in which the moment of inertia around the X axis is measured in a state where the specimen is inclined at a predetermined angle in the Y-axis direction and the Z-axis direction.
A main axis direction moment of inertia measuring device, characterized in that it can be changed to a measuring state.
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